EP4107451A1 - Équipement de climatisation à panneaux solaires comprenant une machine à absorption - Google Patents

Équipement de climatisation à panneaux solaires comprenant une machine à absorption

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EP4107451A1
EP4107451A1 EP21708060.5A EP21708060A EP4107451A1 EP 4107451 A1 EP4107451 A1 EP 4107451A1 EP 21708060 A EP21708060 A EP 21708060A EP 4107451 A1 EP4107451 A1 EP 4107451A1
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
circulator
valve device
shut
exchanger
Prior art date
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EP21708060.5A
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German (de)
English (en)
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EP4107451B1 (fr
EP4107451C0 (fr
Inventor
David GARNIER
Frédéric ALLEGRE
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Solar Energy Future
Original Assignee
Solar Energy Future
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP4107451B1 publication Critical patent/EP4107451B1/fr
Publication of EP4107451C0 publication Critical patent/EP4107451C0/fr
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F25B27/002—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy
    • F25B27/007—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy in sorption type systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25B2400/00—Component parts or details not otherwise provided for in this subclass
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62—Absorption based systems

Definitions

  • the present invention relates to air conditioning equipment.
  • air conditioning equipment is meant equipment that can operate the cooling of a room, and / or the heating of a room in order to control the temperature.
  • the invention finds applications for air conditioning and temperature control of residential premises, industrial premises, for example storage premises, or even agricultural premises.
  • This equipment can implement in particular the circulation of a heat transfer fluid through solar panels.
  • the solar radiation captured by the solar panels then makes it possible to heat the heat transfer fluid.
  • the heat from the heat transfer fluid is then diffused into the room to be heated via a heating circuit.
  • the heating circuit can be the circuit of a low temperature underfloor heating.
  • absorption machines or "absorber group” use the va porization of a refrigerant to absorb heat.
  • the refrigerant is, for example, a solution of lithium bromide in water.
  • Absorption machines have an input heat exchanger to supply the absorption machine with the energy it needs to operate in the form of heat. They also include an outlet exchanger for recovering the cold generated by evaporation.
  • the invention is based on the observation of a number of difficulties encountered with known air conditioning equipment.
  • Another difficulty, encountered with known air conditioning equipment, is linked to the simultaneous obtaining of a high coefficient of performance both in cooling mode and in heating mode.
  • the aim of the invention is to provide air conditioning equipment making it possible to limit the problem of overheating of solar panels and making it possible to obtain a high performance co efficient.
  • Another object of the invention is to provide air conditioning equipment making it possible to switch easily and quickly from a heating mode to a cooling mode.
  • Another object of the invention is still to provide air conditioning equipment whose energy supply does not rely on fossil energy sources.
  • an aim of the invention is to provide air conditioning equipment that can operate under varying sunlight conditions.
  • the invention provides more specifically air conditioning equipment comprising:
  • thermal buffer comprising at least a first heat exchanger and a second heat exchanger
  • a first heat transfer circuit comprising the outlet heat exchanger of the absorption machine, the air conditioning exchanger, a first circulator, and a first shut-off valve device which can occupy an open position, in which the air conditioning exchanger is connected to the outlet heat exchanger and a closed position in which the air conditioning exchanger is cut off from the outlet heat exchanger,
  • a second heat transfer circuit comprising the air conditioning exchanger, the first heat exchanger of the thermal buffer, a second circulator and a second shut-off valve device which can occupy an open position in which the air conditioning exchanger is connected to the first heat exchanger tampon thermal and a closed position in which the air conditioning exchanger is cut off from the first heat exchanger of the thermal buffer,
  • a third heat transfer circuit comprising the inlet heat exchanger of the absorption machine, the first heat exchanger of the thermal buffer, a third circulator, and a third device with a shut-off valve, which can occupy an open position in which the Inlet heat exchanger of the absorption machine is connected to the first heat exchanger of the heat pad and a closed position in which the inlet heat exchanger of the absorption machine is cut off to the first heat exchanger of the heat pad.
  • heat transfer fluid means a liquid, or possibly a gas, serving as a thermal energy carrier, without prejudging its temperature.
  • the heat transfer fluid can transport heat, or cold, that is to say thermal energy measured in calories or in frigories.
  • the heat transfer fluid can be water or water with the addition of antifreeze, for example.
  • the heat transfer fluid circulates in particular in heat exchangers, in an air conditioning exchanger and in heat transfer circuits.
  • the heat transfer fluid also circulates in conduits connecting these various components.
  • thermal buffer is understood to mean an organ capable of absorbing thermal energy, of temporarily storing it and of restoring it.
  • the thermal buffer may include, for example, one or more reservoirs containing water, a liquid comparable to the heat transfer fluid, or another liquid or solid material capable of storing heat.
  • air conditioning exchanger is understood to mean a particular heat transfer circuit intended to exchange thermal energy (hot or cold) with a room fitted out with the air conditioning equipment.
  • the air conditioning exchanger may include one of an active slab floor and a radiator.
  • Several air conditioning exchangers can be provided for the same room or for different rooms to be air conditioned.
  • An active slab floor is a floor, generally concrete, traversed by pipes, for example crosslinked polyethylene pipes, and through which the heat transfer fluid is circulated.
  • the heat transfer fluid transmits thermal energy to the active slab, or absorbs thermal energy from the active slab and thus heat or cool a room in which the active slab is located.
  • the thermal buffer comprises a first and a second heat exchanger.
  • the heat exchangers are designed either to transfer heat energy from a heat transfer circuit to the thermal buffer, or to absorb thermal energy from the thermal buffer and transmit it to a heat transfer circuit.
  • the heat exchangers give up energy to the thermal buffer when the temperature of the exchangers and of the heat transfer fluid passing through them is greater than a temperature of the thermal buffer. Conversely, exchangers absorb energy from the thermal buffer when the temperature of the exchangers and the heat transfer fluid passing through them is lower than a temperature of the thermal buffer.
  • the heat transfer fluid of the first and second exchangers do not mix with the contents of the thermal buffer, but are fluidly isolated therefrom.
  • the thermal buffer may comprise a first reservoir, a second reservoir communicating with each other, the first reservoir comprising the first heat exchanger and the second reservoir comprising the second heat exchanger.
  • the fact of having the first and the second heat exchanger in separate reservoirs of the thermal buffer makes it possible to modulate, if necessary, the transfer of energy between the first heat exchanger and the second heat exchanger by increasing or restricting the communication between the reservoirs of the heat exchanger.
  • thermal buffer For this purpose a circulator can be provided between the first and the second reservoir to accelerate the heat exchanges.
  • the thermal buffer can still compote a third reservoir which can be placed in communication with the first and the second reservoir. Whether or not the third reservoir is placed in communication with the first or the second reservoir makes it possible to increase or restrict, as needed, the thermal capacity and thermal inertia of the thermal buffer.
  • the first heat exchanger of the thermal buffer can be multiplied and in particular doubled.
  • the second heat transfer circuit and the third heat transfer circuit can integrate two different heat exchangers constituting the "first heat exchanger" within the meaning of the invention.
  • a function of the thermal buffer is to provide the energy necessary for heating or for the operation of the absorption machine but also to allow energy storage for operation of the equipment when the sunshine is low or zero. and in particular for night-time operation.
  • thermal buffer An additional function of the thermal buffer is to be able to absorb, if necessary, excessive thermal energy received by the solar panel, so as to avoid its overheating.
  • the main function of the absorption machine is to produce cold, that is to say to absorb calories or to produce cold. It is also equipped with heat exchangers.
  • An inlet heat exchanger provides the absorption machine with the thermal energy necessary for its operation.
  • a output heat exchanger allows the machine to transmit cold to a circuit, that is to say to absorb thermal energy from a heat transfer circuit connected to the output heat exchanger.
  • solar panel By solar panel is meant a panel capable of being exposed to the sun and traversed by tubing in which a heat transfer fluid can be circulated. The solar energy collected by the solar panel is used to heat the heat transfer fluid passing through the solar panel. Thus the solar panel is assimilated to a heat producer.
  • solar panel in the singular does not prejudge the possibility of using several solar panels in series or in parallel. It is therefore understood to encompass both the use of a single panel and that of several panels, for example a battery of solar panels.
  • shut-off valve devices implemented in the equipment of the invention have the function of connecting different components to heat transfer circuits or of isolating them, depending on their open or closed switching state.
  • Shut-off valve devices may be provided with a single shut-off valve connected in series with an inlet line or an outlet line of the component so provided.
  • the shut-off valve devices may also include a first shut-off valve and a second shut-off valve respectively, arranged on different branches of the corresponding heat transfer circuits.
  • the two shut-off valves may be in series respectively with an inlet pipe and an outlet pipe of a member associated with the shut-off valve device. In this case, the two valves are generally open or closed concomitantly.
  • a shut-off valve device is considered to be “open” when it allows the heat transfer fluid to pass. Conversely, it is considered to be “closed” when it opposes the passage of heat transfer fluid.
  • the stop valves of the stop valve devices are preferably solenoid valves, that is to say electrically controlled valves.
  • the shut-off valve devices and the shut-off valves that form part of them can, in this case, be connected to a control unit to control their respective opening or closing.
  • the circulators are electric pumps mounted in series in the heat carrier circuits. When they are in operation, they cause the circulation of a heat transfer fluid contained in the heat transfer circuits.
  • shut-off valve devices Thanks to a limited number of shut-off valve devices, it is possible to modify the operation of the air conditioning equipment and quickly adapt it to different air conditioning needs or configurations of a room.
  • the first heat transfer circuit can be implemented to transfer the cold produced by the absorption machine to the air conditioning exchanger so as to cool a room equipped with the air conditioning exchanger.
  • the second heat transfer circuit can be implemented to transfer the heat stored in the thermal buffer in the air conditioning exchanger so as to heat the room equipped with the air conditioning exchanger.
  • the third heat transfer circuit can be implemented to transfer the heat stored in the thermal buffer to the inlet heat exchanger of my absorption machine, so as to supply the absorption machine with the necessary energy to its operation.
  • the fourth heat transfer circuit can be implemented to transfer the heat produced by the solar panel to the thermal buffer.
  • the fourth heat transfer circuit can also be implemented as needed, to cause the solar panel to cool down in order to prevent the latter from overheating.
  • the fourth heat transfer circuit may include a fourth shut-off valve device, the fourth shut-off valve device being able to occupy an open position in which the solar panel is connected to the second heat exchanger of the thermal buffer and a closed position in which the solar panel is cut off at the second heat exchanger of the thermal buffer, and in which the equipment further comprises a fifth heat transfer circuit comprising the inlet heat exchanger of the absorption machine, the solar panel, the fourth circulator, and a fifth shut-off valve device capable of occupying an open position in which the solar panel is connected to the inlet heat exchanger of the absorption machine and a closed position in which the solar panel is cut off from the inlet heat exchanger of the absorption machine.
  • the absorption machine can be powered directly by the solar panel in a situation where the residual energy available in the buffer tank would be insufficient for its power supply.
  • the equipment of the invention may as an accessory include a boiler allowing the need to heat the thermal buffer and to compensate for a temporary deficiency in solar energy.
  • Different operating modes of the equipment of the invention can be selected by the selective opening or closing of the shut-off valve devices and by starting or stopping the selective operation of the cir - culators.
  • the selection of the modes can be carried out manually, or preferably automatically by a control unit.
  • the equipment of the invention may include a control unit connected to the first circulator, to the second circulator and to the third circulator, to the first stop valve device, to the second stop valve device and to the third shut-off valve device and in which the control unit is configured to control at least one of the following operating modes:
  • control unit is "connected" to a circulator or to a shut-off valve device when it is able to control the operation or stopping of the circulator, respectively opening and closing. valve closure for a shut-off valve device.
  • the control unit can be electrically connected to the supply terminals of the circulator or the shut-off valve device so as to directly supply the supply current necessary for their operation.
  • the control unit can also be connected indirectly via an external power supply device to the control unit to which it sends switching signals.
  • the energy necessary for the operation of the absorption machine is drawn from the thermal buffer and the cold produced by the absorption machine is transmitted to the air conditioning exchanger.
  • the energy required for heating is taken from the thermal buffer and is transmitted to the air conditioning exchanger.
  • the control unit can further be connected to the fourth circulator and configured for operation of the fourth circulator in at least one of the first cooling mode and the first heating mode.
  • the concomitant operation of the fourth circulator makes it possible, if there is sufficient sunlight, to recharge the thermal buffer as the energy drawn from the thermal buffer is consumed for heating or for the operation of the absorption machine.
  • the concomitant operation of the fourth circulator is optional and optional.
  • control unit can also be connected to the fourth circulator and to the fifth valve device. stop and can also be configured to selectively control the following operating mode:
  • the thermal buffer does not intervene.
  • the energy required for the operation of the absorption machine is supplied directly by the solar panel.
  • the second cooling mode can be preferred, for cooling to be operated when the thermal buffer no longer contains enough energy to supply the absorption machine, that is to say when its residual temperature is too low. for this purpose.
  • Figure 1 unique, is a schematic representation of air conditioning equipment according to the invention.
  • the air conditioning equipment 10 of Figure 1 comprises an absorption machine 12 provided with an inlet heat exchanger 14 and an outlet heat exchanger 16.
  • the absorption machine is symbolically shown in broken lines. It has a cooling capacity of 230kW.
  • the absorption machine is connected to a cooling tower, not shown.
  • a room to be air-conditioned is a warehouse. It is provided with an air conditioning exchanger 20. In the example illustrated, this is a floor with an active slab 21.
  • the active slab floor has a surface area of 2500 m 2 and is traversed by 10 km of tube. crosslinked polyethylene with a diameter of 25mm.
  • the air conditioning equipment 10 also includes a solar panel 22. It is more precisely an assembly of about fifty individual solar panels, of 10m 2 each and with a total surface area of 500m 2 .
  • the panels are mounted on a metal frame, not shown.
  • a thermal buffer 30 comprises three reservoirs 31, 32 and 33, in the form of three storage tanks with a capacity of 25m3 each, in communication with each other. The tanks are filled with water serving as a thermal accumulator.
  • the first tank 31 contains a first heat exchanger 41 and the second tank 32 contains a second heat exchanger 42.
  • the third tank 33 arranged between the first and the second tank, has no heat exchanger, but is in communication with the first and the second tank. the second tank.
  • Heat exchangers include metal pipes, for example copper, extending into the corresponding tanks. It should be noted that the water contained in the reservoirs 31, 32, 33 does not mix with the heat transfer fluid circulating in the heat exchangers 41, 42.
  • a first heat transfer circuit 51 comprises the outlet heat exchanger 16 of the absorption machine 12, the air conditioning exchanger 20, a first circulator 61 and a first shut-off valve device 71 provided with two valves of stop 71 A, 71 B.
  • the first device with a stop valve makes it possible to connect the air conditioning exchanger to the first heat transfer circuit or to isolate it.
  • a first shut-off valve 71A is located on a branch of the heat transfer circuit upstream of the outlet heat exchanger, while a second shut-off valve 71B of the shut-off valve device is located on a branch of the heat transfer circuit downstream of the heat exchanger.
  • the first heat transfer circuit cools the room provided with the air conditioning exchanger when the first shut-off valve device 71 is open and when the first circulator 61 is in operation.
  • the cold produced by the absorption machine 12 is then transmitted to the air conditioning exchanger 20.
  • the heat energy absorbed in the room by the air conditioning exchanger is transmitted to the heat exchanger of outlet 16 of the absorption machine 12.
  • a second heat transfer circuit 52 also includes the air conditioning exchanger 20 of the room. It also comprises a second circulator 62 and the first heat exchanger 41 of the thermal buffer 30.
  • a second shut-off valve device 72 makes it possible to connect the air conditioning exchanger 20 to the second heat carrier circuit or to isolate it therefrom. It includes two stop valves 72A, 72B corresponding to two branches of the second heat transfer circuit upstream and downstream of the air conditioning exchanger 20.
  • the second heat transfer circuit 52 makes it possible to heat the room provided with the air conditioning exchanger 20 from the heat stored in the thermal buffer 30. This is the case when the second shut-off valve device 72 is open and when the second circulator 62 is in operation.
  • the second heat transfer circuit 52 makes it possible to transfer to the local heat energy (hot) stored in the thermal buffer 30. It should be noted that the first stop valve device 71 and the second stop valve device 72 are not open simultaneously. Likewise, the first circulator 61 and the second circulator 62 are not in operation simultaneously.
  • a third heat transfer circuit 53 is used to supply energy, and in particular heat energy, the absorption machine 12. The supply takes place from the heat of the heat buffer 30.
  • the third heat transfer circuit comprises the first heat exchanger 41 of the thermal buffer 30, or another equivalent heat exchanger of the thermal buffer, a third circulator 63 and the inlet heat exchanger 14 of the absorption machine 12.
  • a third device with a shut-off valve 73 makes it possible to connect the third heat transfer circuit to the thermal buffer or to isolate it from the thermal buffer.
  • the third shut-off valve device comprises shut-off valves 73 A, 73B respectively upstream and downstream of the first heat exchanger 41 of the thermal buffer.
  • the third shut-off valve device 73 is open and the third circulator is in operation when the absorption machine is producing cold.
  • a fourth heat transfer circuit 54 is intended to supply the thermal buffer with solar thermal energy captured by the solar panel 22.
  • the fourth heat transfer circuit thus comprises the solar panel 22, the second heat exchanger 42 of the thermal buffer and a fourth circulator 64.
  • the fourth heat transfer circuit may include a fourth shut-off valve device 74, with two shut-off valves 74A, 74B respectively upstream and downstream of the second heat exchanger 42.
  • the presence of the fourth valve device d stop 74 is optional in a simplified embodiment of the equipment.
  • the fourth heat transfer circuit 54 can be activated by the operation of the fourth circulator 64 and by the opening, if necessary, of the fourth stop valve device 74.
  • the activation of the fourth heat transfer circuit 54 can be dictated either by a need to recharge the thermal buffer with thermal energy, that is to say to heat the thermal buffer, or by a need to cool the solar panel, in the event of overheating of the solar panel.
  • the fourth heat transfer circuit can be entirely independent of the other aforementioned heat transfer circuits.
  • a fifth heat transfer circuit 55 can be provided so as to place certain members of the fourth heat transfer circuit in communication with the input exchanger 14 of the absorption machine 12.
  • the fifth heat transfer circuit thus comprises the inlet exchanger 14 of the absorption machine 12, the solar panel 22 and the fourth circulator 54 associated with the solar panel. It also includes a fifth shut-off valve device 75, with a first stop valve 75 A and a second stop valve 75B respectively upstream and downstream of the inlet exchanger 14 of the absorption machine 12.
  • the fifth stop valve device 75 and the fourth shut-off valve device 74 are not opened concomitantly.
  • the solar panel 22 supplies energy to the thermal buffer 30.
  • the solar panel 22 directly supplies the absorption machine 12.
  • the third stop valve device is preferably closed and the third circulator 63 is inoperative.
  • the heat exchangers of the equipment 10 and in particular the first heat exchanger 41 of the thermal buffer 30, the second heat exchanger 42 of the thermal buffer 30, the the outlet heat exchanger 16 of the absorption machine 12, the inlet heat exchanger 14 of the absorption machine 12 and the air conditioning exchanger 20 are each provided with an isolation shut-off valve device, 141, 142, 116, 114 and 120 respectively.
  • These shut-off valve devices are not directly involved in operation and are generally in the open position. The closing of these shut-off valve devices can be caused for maintenance purposes or possibly in the event of damage.
  • control unit 80 The operation of the air conditioning equipment and its configuration in heating or cooling mode are managed by a control unit 80.
  • the control unit 80 is built for example around a microcontroller, or around a dedicated integrated circuit. It is electrically connected to the various circulators and to the various shut-off valve devices. It makes it possible to control the operation or stopping of the circulators 61, 62, 63, 64, or even a flow rate of the circulators, it also makes it possible to control the opening or closing of the valves of the shut-off valve devices 71, 72, 73, 74, 75 which in this case are solenoid valves.
  • the control unit 80 can simply deliver control or switching signals. It can also integrate a power supply and directly deliver an operating current to circulators or shut-off valves.
  • control unit 80 can also be used to regulate the heating or cooling of the room, by receiving, for example, the signal from thermal probes and by controlling, for example the operation of the absorption machine 12 or the switching between heating mode and cooling mode.
  • the control unit 80 can also be provided with an interface, not shown, allowing a user to enter air conditioning instructions and / or to select manually an operating mode.
  • the equipment described consumes an electrical power of 4.5 KW, essentially for the operation of the circulators, and produces a heating calorific power of 250KW, which corresponds to a coefficient of performance of 55 .
  • the equipment consumes an electric power of 13.5KW and produces a cooling power of 250 KW, which corresponds to a coefficient of performance of 18.5.

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Abstract

L'invention concerne un équipement de climatisation (10) comprenant : - un tampon thermique (30, 31, 32, 33) comprenant au moins un premier échangeur thermique (41) et un deuxième échangeur thermique (42), - une machine à absorption (12) avec un échangeur thermique d'entrée (14), et un échangeur thermique de sortie (16), - au moins un échangeur de climatisation (20), - au moins un panneau solaire (22), - un premier circuit caloporteur (51) de refroidissement, - un deuxième circuit caloporteur (52) de chauffage - un troisième circuit caloporteur (53) d'alimentation de la machine à absorption et - un quatrième circuit caloporteur (54) d'alimentation du tampon thermique. L'invention trouve des applications dans la climatisation de locaux d'habitation et de locaux à usage industriel ou agricole.

Description

Description
Titre de l’invention : Equipement de climatisation à panneaux solaires comprenant une machine à absorption Domaine technique
[0001] La présente invention concerne un équipement de climatisation. On entend par équipement de climatisation un équipement pouvant opérer le refroidissement d’un local, et/ou le chauffage d’un local en vue d’en contrôler la température.
[0002] Elle concerne plus précisément un équipement faisant appel à une machine à ab sorption et à des panneaux solaires.
[0003] L’invention trouve des applications pour la climatisation et le contrôle de la tem pérature de locaux d’habitation, de locaux industriels, par exemple des locaux de stockage, ou encore de locaux agricoles.
Etat de la technique antérieure
[0004] On connaît l’usage d’équipements solaires pour le chauffage de locaux en hiver, et plus généralement lorsqu’une température ambiante insuffisante le requiert. Ces équipements peuvent mettre en œuvre notamment la circulation d’un fluide caloporteur à travers des panneaux solaires. Le rayonnement solaire capté par les panneaux solaires permet alors de réchauffer le fluide caloporteur. La chaleur du fluide caloporteur est ensuite diffusée dans le local à chauffer par l’intermédiaire d’un circuit de chauffage. Le circuit de chauffage peut être le circuit d’un plancher chauffant à basse température.
[0005] On connaît, par ailleurs, l’usage de pompes à chaleur, ou de machines à absorption pour refroidir le fluide caloporteur d’un circuit de refroidissement.
[0006] En particulier les machines à absorption, ou « groupe absorbeur » font appel à la va porisation d’un fluide frigorigène pour absorber de la chaleur. Le fluide frigorigène est, par exemple, une solution de bromure de lithium dans de l’eau. Les machines à ab sorption comportent un échangeur thermique d’entrée destinée à fournir à la machine à absorption l’énergie nécessaire à son fonctionnement sous forme de chaleur. Elles comportent également un échangeur de sortie pour la récupération du froid généré par l’évaporation.
[0007] Une illustration d’une telle machine à absorption, et de son fonctionnement, peut être trouvée, par exemple dans les documents EP3 543 626 ou W02006/018216.
Exposé de l'invention
[0008] L’invention part du constat d’un certain nombre de difficultés rencontrées avec les équipements de climatisation connus.
[0009] L’une des difficultés importantes rencontrée avec les dispositifs de climatisation à panneau solaire est due à un risque de surchauffe du ou des panneaux solaires. La surchauffe des panneaux intervient notamment en été lorsque le rayonnement solaire est intense. Elle peut conduire, si des précautions ne sont pas prises, à la destruction des panneaux solaires.
[0010] Aussi, pour éviter la surchauffe des panneaux solaires, il peut s’avérer nécessaire de pourvoir à leur protection temporaire du rayonnement solaire direct, ou de prévoir la mise œuvre d’un refroidissement actif. Or, ces mesures peuvent s’avérer coûteuses et consommatrices en énergie.
[0011] Une autre difficulté, rencontrée avec les équipements de climatisation connus, est liée à l’obtention simultanée d’un coefficient de performance élevé à la fois en mode de re froidissement et en mode de chauffage.
[0012] L’invention a pour but de proposer un équipement de climatisation permettant de limiter le problème de surchauffe des panneaux solaires et permettant d’obtenir un co efficient de performance élevé.
[0013] Un autre but de l’invention est de proposer un équipement de climatisation permettant de passer facilement et rapidement d’un mode de chauffage à un mode de refroidissement.
[0014] Un autre but de l’invention est encore de proposer un équipement de climatisation dont l’approvisionnement en énergie ne fasse pas appel à des sources d’énergie fossile.
[0015] Enfin un but de l’invention est de proposer un équipement de climatisation pouvant fonctionner sous des conditions d’ensoleillement variables.
[0016] Pour atteindre ces buts, l’invention proposer plus précisément un équipement de cli matisation comprenant :
- un tampon thermique comprenant au moins un premier échangeur thermique et un deuxième échangeur thermique,
- une machine à absorption avec un échangeur thermique d’entrée, et un échangeur thermique de sortie,
- au moins un échangeur de climatisation,
- au moins un panneau solaire,
- un premier circuit caloporteur comprenant l’échangeur thermique de sortie de la machine à absorption, l’échangeur de climatisation, un premier circulateur, et un premier dispositif à vanne d’arrêt pouvant occuper une position ouverte, dans laquelle l’échangeur de climatisation est relié à l’échangeur thermique de sortie et une position fermée dans laquelle, l’échangeur de climatisation est coupé de l’échangeur thermique de sortie,
- un deuxième circuit caloporteur comprenant l’échangeur de climatisation, le premier échangeur thermique du tampon thermique, un deuxième circulateur et un deuxième dispositif à vanne d’arrêt pouvant occuper une position ouverte dans laquelle l’échangeur de climatisation est relié au premier échangeur thermique du tampon thermique et une position fermée dans laquelle l’échangeur de climatisation est coupé du premier échangeur thermique du tampon thermique,
- un troisième circuit caloporteur comprenant l’échangeur thermique d’entrée de la machine à absorption, le premier échangeur thermique du tampon thermique, un troisième circulateur, et un troisième dispositif à vanne d’arrêt, pouvant occuper une position ouverte dans laquelle l’échangeur thermique d’entrée de la machine à ab sorption est relié au premier échangeur thermique du tampon thermique et une position fermée dans laquelle l’échangeur thermique d’entrée de la machine à absorption est coupé au premier échangeur thermique du tampon thermique.
- un quatrième circuit caloporteur comprenant le panneau solaire, le deuxième échangeur thermique du tampon thermique, et un quatrième circulateur.
[0017] On entend par fluide caloporteur un liquide, ou éventuellement un gaz, servant de vecteur d’énergie thermique, sans préjuger de sa température. En d’autres thermes, le fluide caloporteur peut transporter du chaud, ou du froid, c’est à dire une énergie thermique mesurée en calories ou en frigories. Le fluide caloporteur peut être de l’eau ou de l’eau additionnée d’un antigel, par exemple.
[0018] Le fluide caloporteur circule notamment dans des échangeurs thermiques, dans un échangeur de climatisation et dans des circuits caloporteurs. Le fluide caloporteur circule également dans des conduites reliant ces différents organes.
[0019] On entend par tampon thermique un organe capable d’absorber de l’énergie thermique, de la stocker temporairement et de la restituer. Le tampon thermique peut comporter, par exemple, un ou plusieurs réservoirs contenant de l’eau, un liquide comparable au fluide caloporteur, ou un autre matériau liquide ou solide susceptible de stocker la chaleur.
[0020] On entend par échangeur de climatisation un circuit caloporteur particulier destiné à échanger de l’énergie thermique (chaud ou froid) avec un local aménagé avec l’équipement de climatisation. En particulier l’échangeur de climatisation peut comporter l’un parmi un plancher à dalle active et un radiateur. Plusieurs échangeurs de climatisation peuvent être prévus pour un même local ou pour des locaux différents à climatiser.
[0021] Un plancher à dalle active est un plancher, généralement en béton, parcouru par des conduites, par exemple des conduites en polyéthylène réticulé, et à travers lesquelles on fait circuler le fluide caloporteur. Le fluide caloporteur permet de transmettre de l’énergie thermique à la dalle active, ou d’absorber de l’énergie thermique de la dalle active et ainsi chauffer ou refroidir un local dans lequel se trouve la dalle active.
[0022] Comme indiqué précédemment, le tampon thermique comprend un premier et un deuxième échangeur thermique. Les échangeurs thermiques sont prévus soit pour céder de l’énergie calorifique d’un circuit caloporteur au tampon thermique, soit pour absorber de l’énergie thermique du tampon thermique et la transmettre à un circuit ca- loporteur.
[0023] Les échangeurs thermiques cèdent de l’énergie au tampon thermique lorsque la tem pérature des échangeurs et du fluide caloporteur qui les traverse est supérieure à une température du tampon thermique. Inversement les échangeurs absorbent de l’énergie du tampon thermique lorsque la température des échangeurs et du fluide caloporteur qui les traverse est inférieure à une température du tampon thermique.
[0024] De préférence, le fluide caloporteur du premier et du deuxième échangeurs ne se mélangent pas au contenu du tampon thermique, mais en sont fluidiquement isolés.
[0025] De manière avantageuse le tampon thermique peut comporter un premier réservoir un deuxième réservoir communiquant mutuellement, le premier réservoir comprenant le premier échangeur thermique et le deuxième réservoir comprenant le deuxième échangeur thermique. Le fait de disposer le premier et le deuxième échangeur thermique dans des réservoirs distincts du tampon thermique permet de moduler au besoin le transfert d’énergie entre le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique en augmentant ou en restreignant la communication entre les ré servoirs du tampon thermique. A cet effet un circulateur peut être prévu entre le premier et le deuxième réservoir pour accélérer les échanges thermiques.
[0026] Par ailleurs, et selon une autre configuration intéressante, le tampon thermique peut encore compoter un troisième réservoir pouvant être mis en communication avec le premier et le deuxième réservoir. La mise en communication ou non du troisième réservoir avec le premier ou le deuxième réservoir permet d’augmenter ou de res treindre au besoin la capacité thermique et l’inertie thermique du tampon thermique.
[0027] Le premier échangeur thermique du tampon thermique peut être démultiplié et en particulier dédoublé. Dans ce cas le deuxième circuit caloporteur et le troisième circuit caloporteurs peuvent intégrer deux échangeurs thermiques différents constituant le « premier échangeur thermique » au sens de l’invention.
[0028] Une fonction du tampon thermique est de fournir l’énergie nécessaire au chauffage ou au fonctionnement de la machine à absorption mais aussi pour permettre un stockage de l’énergie pour un fonctionnement de l’équipement lorsque l’ensoleillement est faible ou nul et notamment pour un fonctionnement de nuit.
[0029] Une fonction supplémentaire du tampon thermique est de pouvoir absorber au besoin une énergie thermique excessive reçue par le panneau solaire, de manière à éviter sa surchauffe.
[0030] La machine a absorption a pour fonction essentielle de produire du froid, c’est-à-dire d’absorber des calories ou de produire des frigories. Elle est également pourvue d’échangeurs thermiques. Un échangeur thermique d’entrée permet d’apporter à la machine à absorption l’énergie thermique nécessaire à son fonctionnement. Un échangeur thermique de sortie permet à la machine de transmettre du froid à un circuit, c’est-à-dire d’absorber de l’énergie thermique d’un circuit caloporteur relié à l’échangeur thermique de sortie.
[0031] On entend par panneau solaire un panneau susceptible d’être exposé au soleil et traversé par des tubages dans lesquels on peut faire circuler un fluide caloporteur. L’énergie solaire collectée par le panneau solaire sert à chauffer le fluide caloporteur traversant le panneau solaire. Ainsi le panneau solaire est assimilé à un producteur de chaleur. L’utilisation du terme « panneau solaire » au singulier ne préjuge pas de la possibilité d’utiliser plusieurs panneaux solaires en série ou en parallèle. Elle est donc comprise comme englobant à la fois l’utilisation d’un panneau unique et celle de plusieurs panneaux, par exemple une batterie de panneaux solaires.
[0032] Les dispositifs à vanne d’arrêt mis en œuvre dans l’équipement de l’invention ont pour fonction de relier différents organes à des circuits caloporteurs ou des en isoler, selon leur état de commutation ouvert ou fermé. Les dispositifs à vanne d’arrêt peuvent être pourvus d’une vanne d’arrêt unique connectée en série avec une conduite d’entrée ou une conduite de sortie de l’organe qui en est pourvu. Toutefois, et de préférence, les dispositifs à vanne d’arrêt peuvent aussi comporter respectivement une première vanne d’arrêt et une deuxième vanne d’arrêt disposées sur des branches différentes des circuits caloporteurs correspondants. En particulier les deux vannes d’arrêt peuvent être en série respectivement avec une conduite d’entrée et une conduite de sortie d’un organe associé au dispositif à vanne d’arrêt. Dans ce cas, les deux vannes sont géné ralement ouvertes ou fermées de manière concomitante.
[0033] On considère qu’un dispositif à vanne d’arrêt est « ouvert » lorsqu’il laisse passer le fluide caloporteur. Inversement on considère qu’il est « fermé » lorsqu’il s’oppose au passage de fluide caloporteur.
[0034] Les vannes d’arrêt des dispositifs à vanne d’arrêt sont de préférence des élec trovannes, c’est-à-dire des vannes à commande électrique. Les dispositifs à vanne d’arrêt et les vannes d’arrêt qui en font partie, peuvent, dans ce cas, être raccordés à une unité de pilotage permettant de piloter leur ouverture ou leur fermeture respective.
[0035] Les circulateurs sont de pompes électriques montées en série dans les circuits calo porteurs. Lorsqu’ils sont en fonctionnement, ils provoquent la circulation d’un fluide caloporteur contenu dans les circuits caloporteurs.
[0036] Grâce à un nombre limité de dispositifs à vanne d’arrêt, il est possible de modifier le fonctionnement de l’équipement de climatisation et de l’adapter rapidement à différents besoins ou configurations de climatisation d’un local.
[0037] Le premier circuit caloporteur peut être mise en œuvre pour transférer le froid produit par la machine à absorption à l’échangeur de climatisation de manière à rafraîchir un local équipé de l’échangeur de climatisation. [0038] Le deuxième circuit caloporteur peut être mis en œuvre pour transférer de la chaleur emmagasinée dans le tampon thermique dans l’échangeur de climatisation de manière à réchauffer le local équipé de l’échangeur de climatisation.
[0039] Le troisième circuit caloporteur peut être mis en œuvre pour transférer de la chaleur emmagasinée dans le tampon thermique vers l’échangeur thermique d’entrée de ma machine à absorption, de manière à fournir à la machine à absorption l’énergie né cessaire à son fonctionnement.
[0040] Le quatrième circuit caloporteur peut être mis en œuvre pour transférer de la chaleur produite par le panneau solaire au tampon thermique. Le quatrième circuit caloporteur peut également être mis en œuvre au besoin, pour provoquer un refroidissement du panneau solaire afin d’éviter une surchauffe de ce dernier.
[0041] Selon un perfectionnement, le quatrième circuit caloporteur peut comporter un quatrième dispositif à vanne d’arrêt, le quatrième dispositif à vanne d’arrêt pouvant occuper une position ouverte dans laquelle le panneau solaire est relié au deuxième échangeur thermique du tampon thermique et une position fermée dans laquelle le panneau solaire est coupé au deuxième échangeur thermique du tampon thermique, et dans lequel l’équipement comprend en outre un cinquième circuit caloporteur comprenant l’échangeur thermique d’entrée de la machine à absorption, le panneau solaire, le quatrième circulateur, et un cinquième dispositif à vanne d’arrêt pouvant occuper une position ouverte dans laquelle panneau solaire est relié à l’échangeur thermique d’entrée de la machine à absorption et une position fermée dans laquelle le panneau solaire est coupé de l’échangeur thermique d’entrée de la machine à ab sorption.
[0042] Selon cette option, la machine à absorption peut être alimentée directement par le panneau solaire dans une situation où l’énergie résiduelle disponible dans le ballon tampon serait insuffisante pour son alimentation.
[0043] L’équipement de l’invention peut à titre accessoire comporter une chaudière permettant au besoin de chauffer le tampon thermique et de suppléer à une carence passagère en énergie solaire.
[0044] Différents modes de fonctionnement de l’équipement de l’invention peuvent être sé lectionnés par l’ouverture ou la fermeture sélective des dispositifs à vanne d’arrêt et par la mise en fonctionnement ou par l’arrêt du fonctionnement sélectif des cir- culateurs. La sélection des modes peut être opérée manuellement, ou de préférence de manière automatique par une unité de pilotage.
[0045] Aussi, l’équipement de l’invention peut comporter une unité de pilotage reliée au premier circulateur, au deuxième circulateur et au troisième circulateur, au premier dispositif à vanne d’arrêt, au deuxième dispositif à vanne d’arrêt et au troisième dispositif à vanne d’arrêt et dans lequel l’unité de pilotage est configurée pour commander au moins l’un des modes de fonctionnement suivants :
[0046] - un premier mode de refroidissement dans lequel le premier, le troisième circulateur sont en fonctionnement, dans lequel le deuxième circulateur est à l’arrêt, dans lequel le premier dispositif à vanne d’arrêt et le troisième dispositif à vanne d’arrêt sont en position ouverte, et dans lequel le deuxième dispositif à vanne d’arrêt est en position fermée,
[0047] - un premier mode de chauffage dans lequel le deuxième circulateur est en fonc tionnement, dans lequel le premier et le troisième circulateur sont à l’arrêt, dans lequel le deuxième dispositif à vanne d’arrêt est en position ouverte, et dans lequel le premier et le troisième dispositif à vanne d’arrêt sont en position fermée.
[0048] On considère que l’unité de pilotage est « reliée » à un circulateur ou à un dispositif à vanne d’arrêt lorsqu’elle est en mesure de commander le fonctionnement ou l’arrêt du circulateur, respectivement l’ouverture et la fermeture de vanne pour un dispositif à vanne d’arrêt. L’unité de pilotage peut être reliée électriquement aux bornes d’alimentation du circulateur ou du dispositif à vanne d’arrêt de manière à fournir di rectement le courant d’alimentation nécessaire à leur fonctionnement. L’unité de pilotage peut aussi être reliée indirectement par l’intermédiaire d’un dispositif d’alimentation électrique extérieur à l’unité de pilotage auquel elle envoie des signaux de commutation.
[0049] Dans le premier mode de refroidissement, l’énergie nécessaire au fonctionnement de la machine à absorption est puisée dans le tampon thermique et le froid produit par la machine à absorption est transmis à l’échangeur de climatisation.
[0050] Dans le premier mode de chauffage, l’énergie nécessaire au chauffage est puisée dans le tampon thermique et est transmise à l’échangeur de climatisation.
[0051] L’unité de pilotage peut en outre être reliée au quatrième circulateur et configurée pour une mise en fonctionnement du quatrième circulateur dans au moins l’un du premier mode de refroidissement et du premier mode de chauffage. Le fonctionnement concomitant du quatrième circulateur permet, si l’ensoleillement est suffisant, de recharger le tampon thermique au fur et à mesure de la consommation de l’énergie puisée dans le tampon thermique pour le chauffage ou pour le fonctionnement de la machine à absorption. Le fonctionnement concomitant du quatrième circulateur est optionnel et faculatif.
[0052] De manière avantageuse lorsque l’équipement est pourvu du cinquième circuit ca- loporteur et du cinquième dispositif à vanne d’arrêt précités, l’unité de pilotage peut en outre être reliée au quatrième circulateur et au cinquième dispositif à vanne d’arrêt et peut être configurée pour, en outre, commander sélectivement le mode de fonc tionnement suivant :
- un deuxième mode de refroidissement dans lequel le premier circulateur et le quatrième circulateur sont en fonctionnement, dans lequel le deuxième cir- culateur et de troisième circulateur sont à l’arrêt, dans lequel le premier dispositif à vanne d’arrêt et le cinquième dispositif à vanne d’arrêt sont en position ouverte, et dans lequel le deuxième dispositif à vanne d’arrêt, le troisième dispositif à vanne d’arrêt et le quatrième dispositif à vanne d’arrêt sont en position fermée.
[0053] Dans ce deuxième mode de refroidissement le tampon thermique n’intervient pas. L’énergie nécessaire pour le fonctionnement de la machine à absorption est di rectement fournie par le panneau solaire. Le deuxième mode de refroidissement peut être privilégié, pour un refroidissement devant être opéré lorsque le tampon thermique ne contient plus assez d’énergie pour l’alimentation de la machine à absorption, c’est-à-dire lorsque sa température résiduelle est trop basse à cet effet.
[0054] Il convient de noter qu’une alimentation de chauffage de l’échangeur de climatisation à partir du panneau solaire, quoique possible, n’est pas un mode de fonctionnement préféré de l’équipement.
[0055] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortent de la description qui suit en référence à la figure 1. Cette description est donnée à titre illustratif et non limitatif.
[0056] Brève description de la figure
[0057] La figure 1, unique, est une représentation schématique d’un équipement de clima tisation conforme à l’invention.
[0058] Description détaillée de modes de mise en œuvre de l’invention
[0059] Sur la figure 1, et par simplification, des tuyaux de circuits caloporteurs reliant les différents organes de l’équipement 10 sont représentés symboliquement par de simples traits.
[0060] L’équipement de climatisation 10 de la figure 1 comprend une machine à absorption 12 pourvue d’un échangeur thermique d’entrée 14 et d’un échangeur thermique de sortie 16. La machine à absorption est représentée symboliquement en trait discontinu. Elle présente une puissance frigorifique de 230kW. La machine à absorption est reliée à une tour de refroidissement non représentée.
[0061] Un local à climatiser, non représenté, est un entrepôt. Il est pourvu d’un échangeur de climatisation 20. Dans l’exemple illustré il s’agit d’un plancher avec une dalle active 21. Le plancher à dalle active présente une surface de 2500m2 et est parcouru par 10 km de tube de polyéthylène réticulé d’un diamètre de 25mm.
[0062] L’équipement de climatisation 10 comprend également un panneau solaire 22. Il s’agit plus précisément d’un assemblage d’une cinquantaine de panneaux solaires in dividuels, de 10m2 chacun et avec une surface totale de 500m2. Les panneaux sont montés sur une ossature métallique non représentée. [0063] Un tampon thermique 30 comprend trois réservoirs 31, 32 et 33, sous la forme de trois ballons de stockage d’une capacité de 25m3 chacun, en communication les uns avec les autres. Les réservoirs sont replis d’eau servant d’accumulateur thermique. Le premier réservoir 31 contient un premier échangeur thermique 41 et le deuxième réservoir 32 contient un deuxième échangeur thermique 42. Le troisième réservoir 33, disposé entre le premier et le deuxième réservoir est dépourvu d’échangeur thermique, mais est en communication avec le premier et le deuxième réservoir. Les échangeurs thermiques comportent des tuyaux métalliques, par exemple en cuivre, s’étendant dans les réservoirs correspondants. Il convient de souligner que l’eau contenue dans les ré servoirs 31, 32, 33 ne se mélange pas au fluide caloporteur circulant dans les échangeurs thermiques 41, 42.
[0064] Un premier circuit caloporteur 51 comprend l’échangeur thermique de sortie 16 de la machine à absorption 12, l’échangeur de climatisation 20, un premier circulateur 61 et un premier dispositif à vanne d’arrêt 71 pourvu de deux vannes d’arrêt 71 A, 71 B. Le premier dispositif à vanne d’arrêt permet de relier l’échangeur de climatisation au premier circuit caloporteur ou de l’en isoler. Une première vanne d’arrêt 71A se trouve sur une branche du circuit caloporteur en amont de l’échangeur thermique de sortie, tandis qu’une deuxième vanne d’arrêt 71B du dispositif à vanne d’arrêt se trouve sur une branche du circuit caloporteur en aval de l’échangeur thermique.
[0065] Le premier circuit caloporteur permet de refroidir le local pourvu de l’échangeur de climatisation lorsque premier dispositif à vanne d’arrêt 71 est ouvert et lorsque le premier circulateur 61 est en fonctionnement. Le froid produit par la machine à ab sorption 12 est alors transmis à l’échangeur de climatisation 20. En d’autres termes, de l’énergie calorifique absorbée dans le local par l’échangeur de climatisation est transmise à l’échangeur thermique de sortie 16 de la machine à absorption 12.
[0066] Un deuxième circuit caloporteur 52 comprend également l’échangeur de clima tisation 20 du local. Il comprend un outre un deuxième circulateur 62 et le premier échangeur thermique 41 du tampon thermique 30. Un deuxième dispositif à vanne d’arrêt 72 permet de relier l’échangeur de climatisation 20 au deuxième circuit ca loporteur ou de l’en isoler. Il comprend deux vannes d’arrêt 72A, 72B correspondant à deux branches du deuxième circuit caloporteur en amont et en aval de l’échangeur de climatisation 20.
[0067] Le deuxième circuit caloporteur 52 permet de réchauffer le local pourvu de l’échangeur de climatisation 20 à partir de la chaleur stockée dans le tampon thermique 30. Ceci est le cas lorsque deuxième dispositif à vanne d’arrêt 72 est ouvert et lorsque le deuxième circulateur 62 est en fonctionnement. Le deuxième circuit caloporteur 52 permet de transférer au local de l’énergie calorifique (chaud) emmagasinée dans le tampon thermique 30. [0068] Il convient de préciser que le premier dispositif à vanne d’arrêt 71 et le deuxième dispositif à vanne d’arrêt 72 ne sont pas ouverts simultanément. De même le premier circulateur 61 et le deuxième circulateur 62 ne sont pas en fonctionnement simul tanément.
[0069] Un troisième circuit caloporteur 53 sert à alimenter en énergie, et notamment en énergie calorifique, la machine à absorption 12. L’alimentation a lieu à partir de la chaleur du tampon thermique 30. Le troisième circuit caloporteur comprend le premier échangeur thermique 41 du tampon thermique 30, ou un autre échangeur thermique équivalent du tampon thermique, un troisième circulateur 63 et l’échangeur thermique d’entrée 14 de la machine à absorption 12. Un troisième dispositif à vanne d’arrêt 73 permet de relier le troisième circuit caloporteur au tampon thermique ou à l’isoler du tampon thermique. Dans l’exemple de mise en œuvre illustré le troisième dispositif à vanne d’arrêt comprend des vannes d’arrêt 73 A, 73B respectivement en amont et en aval du premier échangeur thermique 41 du tampon thermique. Le troisième dispositif à vanne d’arrêt 73 est ouvert et le troisième circulateur est en fonctionnement lorsque la machine à absorption produit du froid.
[0070] Un quatrième circuit caloporteur 54 est destiné à alimenter le tampon thermique avec l’énergie thermique solaire captée par le panneau solaire 22. Le quatrième circuit ca loporteur comprend ainsi le panneau solaire 22, le deuxième échangeur thermique 42 du tampon thermique et un quatrième circulateur 64. Accessoirement le quatrième circuit caloporteur peut comporter un quatrième dispositif à vanne d’arrêt 74, avec deux vannes d’arrêt 74A, 74B respectivement en amont et en aval du deuxième échangeur thermique 42. La présence du quatrième dispositif à vanne d’arrêt 74 est fa cultative dans un mode de réalisation simplifié de l’équipement.
[0071] Le quatrième circuit caloporteur 54 peut être activé par la mise en fonctionnement du quatrième circulateur 64 et par l’ouverture, le cas échéant, du quatrième dispositif à vanne d’arrêt 74. L’activation du quatrième circuit caloporteur 54 peut être dictée soit par un besoin de recharger le tampon thermique en énergie thermique, c’est-à-dire de chauffer le tampon thermique, soit par un besoin de refroidir le panneau solaire, en cas de surchauffe du panneau solaire.
[0072] Le quatrième circuit caloporteur peut être entièrement autonome des autres circuits caloporteurs précités.
[0073] Toutefois, et selon un perfectionnement un cinquième circuit caloporteur 55 peut être prévu de manière à mettre en communication certains organes du quatrième circuit ca loporteur avec l’échangeur d’entrée 14 de la machine à absorption 12.
[0074] Le cinquième circuit caloporteur comprend ainsi l’échangeur d’entrée 14 de la machine à absorption 12, le panneau solaire 22 et le quatrième circulateur 54 associé au panneau solaire. Il comprend également un cinquième dispositif à vanne d’arrêt 75, avec une première vanne d’arrêt 75 A et une deuxième vanne d’arrêt 75B respec tivement en amont et en aval de l’échangeur d’entrée 14 de la machine à absorption 12. Le cinquième dispositif à vanne d’arrêt 75 et le quatrième dispositif à vanne 74 d’arrêt ne sont pas ouverts de manière concomitante.
[0075] Lorsque le cinquième dispositif à vanne d’arrêt 75 est fermé et que le quatrième dispositif à vanne d’arrêt 74 est ouvert, le panneau solaire 22 alimente en énergie le tampon thermique 30. Inversement, lorsque le cinquième dispositif à vanne d’arrêt 75 est ouvert et que le quatrième dispositif à vanne d’arrêt est fermé, le panneau solaire 22 alimente directement la machine à absorption 12. Dans cette dernière configuration le troisième dispositif à vanne d’arrêt est de préférence fermé et le troisième circulateur 63 est hors fonctionnement.
[0076] Outre les dispositifs à vanne d’arrêt mentionnés précédemment, on peut noter que les échangeurs thermiques de l’équipement 10 et en particulier le premier échangeur thermique 41 du tampon thermique 30, le deuxième échangeur thermique 42 du tampon thermique 30, l’échangeur thermique de sortie 16 de la machine à absorption 12 , l’échangeur thermique d’entrée 14 de la machine à absorption 12 et l’échangeur de climatisation 20 sont pourvus chacun d’un dispositif à vanne d’arrêt d’isolation, 141, 142, 116, 114 et 120 respectivement. Ces dispositifs à vanne d’arrêt n’interviennent pas directement dans le fonctionnement et sont généralement en position ouverte. La fermeture de ces dispositifs à vanne d’arrêt peut être provoquée pour des besoins de maintenance ou éventuellement en cas d’avarie.
[0077] Le fonctionnement de l’équipement de climatisation et sa configuration en mode de chauffage ou de refroidissement sont gérés par une unité de pilotage 80.
[0078] L’unité de pilotage 80 est construite par exemple autour d’un microcontrôleur, ou autour d’un circuit intégré dédié. Elle est reliée électriquement aux différents cir- culateurs et aux différents dispositifs à vanne d’arrêt. Elle permet de commander le fonctionnement ou l’arrêt des circulateurs 61, 62, 63, 64, voire un débit des cir- culateurs, elle permet également de commander l’ouverture ou la fermeture des vannes des dispositifs à vanne d’arrêt 71, 72, 73, 74, 75 qui sont dans ce cas des électrovannes. L’unité de pilotage 80 peut délivrer simplement de signaux de commande ou de com mutation. Elle peut également intégrer une alimentation électrique et délivrer di rectement un courant de fonctionnement aux circulateurs ou aux vannes d’arrêt.
[0079] Plus généralement l’unité de pilotage 80 peut aussi servir de régulation du chauffage ou du refroidissement du local, en recevant, par exemple le signal de sondes thermiques et en pilotant, par exemple le fonctionnement de la machine à absorption 12 ou la commutation entre un mode de chauffage et un mode de refroidissement. L’unité de pilotage 80 peut encore être pourvue d’une interface, non représentée, permettant à un utilisateur de saisir de consignes de climatisation et/ou de sélectionner manuellement un mode de fonctionnement.
[0080] Dans le mode de chauffage, l’équipement décrit consomme une puissance électrique de 4,5 KW, essentiellement pour le fonctionnement des circulateurs, et produit une puissance calorifique de chauffage de 250KW, ce qui correspond à un coefficient de performance de 55.
[0081] Dans un mode de refroidissement l’équipement consomme une puissance électrique de 13,5KW et produit une puissance frigorifique de 250 KW, ce qui correspond à un coefficient de performance de 18,5.

Claims

Revendications
[Revendication 1] 1) Equipement de cli ati ation (10) comprenant :
- un tampon thermique (30, 31, 32, 33) comprenant au moins un premier échangeur thermique (41) et un deuxième échangeur thermique (42),
- une machine à absorption (12) avec un échangeur thermique d’entrée (14), et un échangeur thermique de sortie (16),
- au moins un échangeur de climatisation (20),
- au moins un panneau solaire (22),
- un premier circuit caloporteur (51) comprenant l’échangeur thermique de sortie (16) de la machine à absorption (12), l’échangeur de clima tisation (20), un premier circulateur (61) et un premier dispositif à vanne d’arrêt (71) pouvant occuper une position ouverte, dans laquelle l’échangeur de climatisation (20) est relié à l’échangeur thermique de sortie (16) et une position fermée dans laquelle, l’échangeur de clima tisation est coupé de l’échangeur thermique de sortie (16),
- un deuxième circuit caloporteur (52) comprenant l’échangeur de cli matisation (20), le premier échangeur thermique (41) du tampon thermique (30), un deuxième circulateur (62) et un deuxième dispositif à vanne d’arrêt (72) pouvant occuper une position ouverte dans laquelle l’échangeur de climatisation (20) est relié au premier échangeur thermique (41) du tampon thermique (30) et une position fermée dans laquelle l’échangeur de climatisation (20) est coupé du premier échangeur thermique (41) du tampon thermique (30),
- un troisième circuit caloporteur (53) comprenant l’échangeur thermique d’entrée (14) de la machine à absorption (12), le premier échangeur thermique (41) du tampon thermique (30), un troisième cir culateur (63) et un troisième dispositif à vanne d’arrêt (73), pouvant occuper une position ouverte dans laquelle l’échangeur thermique d’entrée (14) de la machine à absorption est relié au premier échangeur thermique (41) du tampon thermique (30) et une position fermée dans laquelle l’échangeur thermique d’entrée (14) de la machine à absorption (12) est coupé du premier échangeur thermique (41) du tampon thermique (30),
- un quatrième circuit caloporteur (54) comprenant le panneau solaire (22), le deuxième échangeur thermique (42) du tampon thermique, et un quatrième circulateur (64).
[Revendication 2] 2) Equipement selon la revendication 1, dans lequel l’échangeur de cli- matisation (20) comprend au moins l’un parmi un plancher à dalle active (21) et un radiateur.
[Revendication 3] 3) Equipement selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le tampon thermique (30) comprend un premier réservoir (31) et un deuxième réservoir (32) communiquant mutuellement, le premier réservoir comprenant le premier échangeur thermique (41) et le deuxième réservoir comprenant le deuxième échangeur thermique (42).
[Revendication 4] 4) Equipement selon la revendication 3, comprenant un troisième réservoir (33) pouvant être mis en communication avec le premier réservoir (31) et le deuxième réservoir (32).
[Revendication 5] 5) Equipement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le quatrième circuit caloporteur (54) comprend un quatrième dispositif à vanne d’arrêt (74), le quatrième dispositif à vanne d’arrêt
(74) pouvant occuper une position ouverte dans laquelle le panneau solaire (22) est relié au deuxième échangeur thermique (42) du tampon thermique (30) et une position fermée dans laquelle le panneau solaire (22) est coupé du deuxième échangeur thermique (42) du tampon thermique (30), et dans lequel l’équipement comprend en outre un cinquième circuit caloporteur (55) comprenant l’échangeur thermique d’entrée (14) de la machine à absorption (12), le panneau solaire (22), le quatrième circulateur (54), et un cinquième dispositif à vanne d’arrêt
(75) pouvant occuper une position ouverte dans laquelle panneau solaire (22) est relié à l’échangeur thermique d’entrée (14) de la machine à ab sorption (12) et une position fermée dans laquelle le panneau solaire (22) est coupé de l’échangeur thermique d’entrée (14) de la machine à absorption (12).
[Revendication 6] 6) Equipement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les dispositifs à vanne d’arrêt (71, 72, 73, 74, 75) com prennent respectivement une première vanne d’arrêt (71 A, 72A, 73 A, 74A, 75A) et une deuxième vanne d’arrêt (71B, 72B, 73B, 74B, 75B) disposées sur des branches différentes des circuits caloporteurs (52, 53, 54, 55) correspondants.
[Revendication 7] 7) Equipement selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 comprenant une unité de pilotage (80) reliée au premier circulateur (61), au deuxième circulateur (62) et au troisième circulateur (63), au premier dispositif à vanne d’arrêt (71), au deuxième dispositif à vanne d’arrêt (72) et au troisième dispositif à vanne d’arrêt (73), et dans lequel l’unité de pilotage est configurée pour commander sélectivement au moins l’un des modes de fonctionnement suivants :
- un premier mode de refroidissement dans lequel le premier circulateur et le troisième circulateur sont en fonctionnement, dans lequel le deuxième circulateur est à l’arrêt, dans lequel le premier dispositif à vanne d’arrêt et le troisième dispositif à vanne d’arrêt sont en position ouverte, et dans lequel le deuxième dispositif à vanne d’arrêt est en position fermée.
- un premier mode de chauffage dans lequel le deuxième circulateur est en fonctionnement, dans lequel le premier et le troisième circulateur sont à l’arrêt, dans lequel le deuxième dispositif à vanne d’arrêt est en position ouverte, et dans lequel le premier dispositif à vanne d’arrêt et le troisième dispositif à vanne d’arrêt sont en position fermée.
[Revendication 8] 8) Equipement selon la revendication 7, dans lequel l’unité de pilotage est en outre reliée au quatrième circulateur et configurée pour une mise en fonctionnement du quatrième circulateur (64) dans au moins l’un du premier mode de refroidissement et du premier mode de chauffage.
[Revendication 9] 9) Equipement selon les revendications 5 et 7, dans lequel l’unité de pilotage est en outre reliée au quatrième circulateur (64) et à un cinquième dispositif à vanne d’arrêt (75) configurée pour, en outre, commander sélectivement le mode de fonctionnement suivant :
- un deuxième mode de refroidissement dans lequel le premier circulateur (61) et le quatrième circulateur (64) sont en fonc tionnement, dans lequel le deuxième circulateur (62) et de troisième circulateur (63) sont à l’arrêt, dans lequel le premier dispositif à vanne d’arrêt (71) et le cinquième dispositif à vanne d’arrêt (75) sont en position ouverte, et dans lequel le deuxième dispositif à vanne d’arrêt (72), le troisième dispositif à vanne d’arrêt (73) et le quatrième dispositif à vanne d’arrêt (74) sont en position fermée.
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